光学DNA生物传感器
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2.2 SPR生物传感器的优点
?测量准确度高 ?无需对待测分子进行标记处理 ?响应快 , 体积小 , 机械强度大 , 抗电磁
干扰能力强 ?可实现数据的远程采集和连续的在线
监控 ?可实时检测，也易于微型化和集成化
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2.3 SPR生物传感器的应用
?药物筛选 ?蛋白质检测和蛋白 -蛋白相互作用
目前研究的用于DNA检测的光学生物传感器 有光纤式、表面等离子谐振式、光波导式 等类型。
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大多数DNA传感器，不论是光学的还是电类 的，都是建立在DNA杂交的基础上，即 DNA碱基配对和系列互补原理，它是由固 定有已知的核甘酸序列的单链DNA(亦称之 为ssDNA探针)的电极(探头)和换能器两部 分组成。
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1.1 光纤DNA生物传感器的工作原理
光纤 DNA 生物传感器是将单链DNA 探针固定在mm级的光导纤维的末端 上, 然后将若干条固定有单链 DNA 探针的光导纤维合成一束, 形成一 个微阵列的传感器装置.
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1.1 光纤DNA生物传感器的工作原理
图1 光纤DNA生物传感器装置图
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1.2 光纤DNA生物传感器的优点
?可进行液相杂交检测 ?可在线和实时检测 ?可对活体内核酸动态进行检测 ?灵敏度高；特异性强 ?光纤传输功率损耗小，传输信息容量
大
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1.3 光纤DNA生物传感器的应用
?用于模式寡核苷酸的检测 ?用于 DNA损伤的检测 ?用于基因检测 ?用于药物检测 ?用于酶的检测
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2.SPR(Surface plasmon resonance biosensors) 生物传感器的工作原理
等蛋白质组学研究 ?食物检测和环境监控 ?遗传分析（ DNA检测分析）
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3.1 光波导wk.baidu.comNA生物传感器的工作原理
图3 光波导DNA生物传感器装置图
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3.2 光波导DNA生物传感器研究状况
光波导DNA生物传感器光波导DNA生物传感器是在光波导载波片表面制 成ssDNA探针阵列，将光波导载波片与另一片载波片叠加在一起，中间形 成175“m厚、2．54一宽的通道。在此通道中含有生物素标记的DNA和抗 生物素一～硒结合物的溶液与ssDNA探针杂交，抗生物素与生物紊结合， 使硒粒子聚焦在光波导载波片表面ssDNA探针的杂交部位上。以灯光经狭 缝照射光波导边缘，光线在波导内以全反射方式传播，在溶液中距波导载 波片表面100—300nm形成的隐失波场中产生散射。利用CCD相机可记录 下散射光信号的图样，经计算机分析处理，可获得DNA杂交的图谱。采用 该原理设计的DNA生物传感器由于对技术要求很高，现仍然处于实验室的 研究阶段，而且相对于光纤来说，它的实用价值较差。
2
生物传感器原理与结构
生物传感器由分子识别部分（敏感元件）和转换部分（换 能器）构成，以分子识别部分去识别被测目标，是可以引起 某种物理变化或化学变化的主要功能元件。分子识别部分是 生物传感器选择性测定的基础。生物体中能够选择性地分辩 特定物质的物质有酶、抗体、组织、细胞等。这些分子识别 功能物质通过识别过程可与被测目标结合成复合物，如抗体 和抗原的结合，酶与基质的结合。
生物光学传感：DNA和基因检测
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生物传感器定义
生物传感器对生物物质敏感并将其浓度转换为电信号进行 检测的仪器。是由固定化的生物敏感材料作识别元件（包 括酶、抗体、抗原、DNA、蛋白质等生物活性物质）与适 当的理化换能器及信号放大装置构成的分析工具或系统。 生物传感器具有接受器与转换器的功能。
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3
生物光学传感器
生物光学传感器利用被测物质与探测试 剂反应后引发的光学信号变化（荧光、颜色、 折射率变化等）作为探测基础，一般由传感 层、光信号转换和放大处理三个功能模块组 成。
传感层
转换器
待测物
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光学DNA生物传感器类型
由于光学的方法具有非破坏性和高灵敏度的 优点，因此生物光学传感器在生物活性物 质探测方面有着广泛的应用。
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光学DNA生物传感器
综合比较上述三种光学生物传感器 我们 会发现 生物传感器的设计涉及到两个关 键技术 ：
1.是有效地将探针固定在固体基质表面 2.是在传感器-液相界面对于靶基因的测 定技术。
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The end,thank you!
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结束
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SPR是一种物理光学现象,是电磁波 所激发的在金属和电介质交界面上形 成的影响电磁波传播的谐振波。表面 等离子体(SP)是沿着金属和电介质间 界面传播的电磁波形成的。
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2.1 SPR生物传感器的工作原理图
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? 表面等离子体共振测量（SPR）技术是近几年发展起来的生 物光学检测技术，它利用了衰减全内反射的原理。当光从棱 镜等光密介质以大于布儒斯特角入射到金属薄膜等光疏介质 时会有一部分光以倏逝波的形式继续在金属薄膜中传播，其 强度呈指数式衰减。膜的光会激发金属薄膜中的自由电子产 生振动，当这部分光的波矢量与自由电子产生的表面等离子 体的波矢量相同时，就会产生表面等离子体共振，反射光能 量急剧下降的现象。将DNA、蛋白质、抗体（抗原）的生物 活性分子固定在金属膜上形成生物敏感膜层，当生物敏感膜 层与待测物接触后，其折射率会发生变化，表面等离子体共 振生物传感器通过准确的测定膜层折射率的变化对待测物实 现无标记检测。
2.2 SPR生物传感器的优点
?测量准确度高 ?无需对待测分子进行标记处理 ?响应快 , 体积小 , 机械强度大 , 抗电磁
干扰能力强 ?可实现数据的远程采集和连续的在线
监控 ?可实时检测，也易于微型化和集成化
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2.3 SPR生物传感器的应用
?药物筛选 ?蛋白质检测和蛋白 -蛋白相互作用
目前研究的用于DNA检测的光学生物传感器 有光纤式、表面等离子谐振式、光波导式 等类型。
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大多数DNA传感器，不论是光学的还是电类 的，都是建立在DNA杂交的基础上，即 DNA碱基配对和系列互补原理，它是由固 定有已知的核甘酸序列的单链DNA(亦称之 为ssDNA探针)的电极(探头)和换能器两部 分组成。
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1.1 光纤DNA生物传感器的工作原理
光纤 DNA 生物传感器是将单链DNA 探针固定在mm级的光导纤维的末端 上, 然后将若干条固定有单链 DNA 探针的光导纤维合成一束, 形成一 个微阵列的传感器装置.
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1.1 光纤DNA生物传感器的工作原理
图1 光纤DNA生物传感器装置图
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1.2 光纤DNA生物传感器的优点
?可进行液相杂交检测 ?可在线和实时检测 ?可对活体内核酸动态进行检测 ?灵敏度高；特异性强 ?光纤传输功率损耗小，传输信息容量
大
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1.3 光纤DNA生物传感器的应用
?用于模式寡核苷酸的检测 ?用于 DNA损伤的检测 ?用于基因检测 ?用于药物检测 ?用于酶的检测
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2.SPR(Surface plasmon resonance biosensors) 生物传感器的工作原理
等蛋白质组学研究 ?食物检测和环境监控 ?遗传分析（ DNA检测分析）
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3.1 光波导wk.baidu.comNA生物传感器的工作原理
图3 光波导DNA生物传感器装置图
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3.2 光波导DNA生物传感器研究状况
光波导DNA生物传感器光波导DNA生物传感器是在光波导载波片表面制 成ssDNA探针阵列，将光波导载波片与另一片载波片叠加在一起，中间形 成175“m厚、2．54一宽的通道。在此通道中含有生物素标记的DNA和抗 生物素一～硒结合物的溶液与ssDNA探针杂交，抗生物素与生物紊结合， 使硒粒子聚焦在光波导载波片表面ssDNA探针的杂交部位上。以灯光经狭 缝照射光波导边缘，光线在波导内以全反射方式传播，在溶液中距波导载 波片表面100—300nm形成的隐失波场中产生散射。利用CCD相机可记录 下散射光信号的图样，经计算机分析处理，可获得DNA杂交的图谱。采用 该原理设计的DNA生物传感器由于对技术要求很高，现仍然处于实验室的 研究阶段，而且相对于光纤来说，它的实用价值较差。
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生物传感器原理与结构
生物传感器由分子识别部分（敏感元件）和转换部分（换 能器）构成，以分子识别部分去识别被测目标，是可以引起 某种物理变化或化学变化的主要功能元件。分子识别部分是 生物传感器选择性测定的基础。生物体中能够选择性地分辩 特定物质的物质有酶、抗体、组织、细胞等。这些分子识别 功能物质通过识别过程可与被测目标结合成复合物，如抗体 和抗原的结合，酶与基质的结合。
生物光学传感：DNA和基因检测
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生物传感器定义
生物传感器对生物物质敏感并将其浓度转换为电信号进行 检测的仪器。是由固定化的生物敏感材料作识别元件（包 括酶、抗体、抗原、DNA、蛋白质等生物活性物质）与适 当的理化换能器及信号放大装置构成的分析工具或系统。 生物传感器具有接受器与转换器的功能。
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生物光学传感器
生物光学传感器利用被测物质与探测试 剂反应后引发的光学信号变化（荧光、颜色、 折射率变化等）作为探测基础，一般由传感 层、光信号转换和放大处理三个功能模块组 成。
传感层
转换器
待测物
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光学DNA生物传感器类型
由于光学的方法具有非破坏性和高灵敏度的 优点，因此生物光学传感器在生物活性物 质探测方面有着广泛的应用。
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光学DNA生物传感器
综合比较上述三种光学生物传感器 我们 会发现 生物传感器的设计涉及到两个关 键技术 ：
1.是有效地将探针固定在固体基质表面 2.是在传感器-液相界面对于靶基因的测 定技术。
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The end,thank you!
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SPR是一种物理光学现象,是电磁波 所激发的在金属和电介质交界面上形 成的影响电磁波传播的谐振波。表面 等离子体(SP)是沿着金属和电介质间 界面传播的电磁波形成的。
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2.1 SPR生物传感器的工作原理图
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? 表面等离子体共振测量（SPR）技术是近几年发展起来的生 物光学检测技术，它利用了衰减全内反射的原理。当光从棱 镜等光密介质以大于布儒斯特角入射到金属薄膜等光疏介质 时会有一部分光以倏逝波的形式继续在金属薄膜中传播，其 强度呈指数式衰减。膜的光会激发金属薄膜中的自由电子产 生振动，当这部分光的波矢量与自由电子产生的表面等离子 体的波矢量相同时，就会产生表面等离子体共振，反射光能 量急剧下降的现象。将DNA、蛋白质、抗体（抗原）的生物 活性分子固定在金属膜上形成生物敏感膜层，当生物敏感膜 层与待测物接触后，其折射率会发生变化，表面等离子体共 振生物传感器通过准确的测定膜层折射率的变化对待测物实 现无标记检测。